SU670954A1 - Two-channel displacement- to-code converter - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам автоматического контрол  и регулировани .This invention relates to automatic control and regulation systems.

Известны преобразователи перемещени , содержащие индуктосин с обмотками возбуждени  и сигнальными обмотками, генератор возбуждени , трансформатор опорного напр жени , усилители, фазочувствительные каскады и фильтры 1.Displacement transducers are known that contain inductosin with excitation windings and signal windings, excitation generator, voltage transformer, amplifiers, phase-sensitive stages and filters 1.

Известные преобразователи пе обладают достаточной точностью.Known converters ne have sufficient accuracy.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  двухканальный преобразователь перемещени  в код, содержащий две индуктивные измерительные цепи , перва  из которых соединена с входами усилител -ограничител , триггер, парафазный усилитель и ключ 2.The closest technical solution to the invention is a two-channel displacement transducer into a code containing two inductive measuring circuits, the first of which is connected to the inputs of the limiting amplifier, a trigger, a paraphase amplifier, and a switch 2.

К недостаткам этого преобразовател  относ тс  нелинейность кусочно-аналоговой характеристики преобразовани , так как она формируетс  из половины синусоиды, из-за чего в кра х линейных кусков .характеристики нелинейность оказываетс  значительной , а также отсутствие сигнала, указывающего направление перемещени , что делает невозможным определение полного перемещени  по числу дискретных импульсов .The disadvantages of this converter include the non-linearity of the piecewise analog characteristic of the transformation, since it is formed from half of the sinusoid, due to which, in the edges of the linear pieces of the characteristic, nonlinearity is significant, as well as the absence of a signal indicating the direction of movement, which makes it impossible to determine the full displacements on the number of discrete pulses.

Цель изобретени  - повыщение чувствительности и точности преобразовател .The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of the transducer.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в двухканальный преобразователь перемещени  в код введены индикаторы нулей, блок определени  иаправлени  перемещени ,The goal is achieved by introducing indicators of zeros into the two-channel displacement transducer into the code;

элементы И и ИЛИ, дополнительные индуктивные измерительные цепи, ключи, индикаторы нул , триггер и усилители-ограничители . Выход каждой индуктивной измерительHoii цепи соединен с первым входом соответствующих ключей, второй вход каледого из которых соединен с соответствующим выходом дополнительного триггера, а выход через индикатор нул  - с соответствующими входами одного из элементов ИЛИ и дг;полнительиого триггера. Выходы второй и дополнительных индуктивных измерительных цепей через соответствующие усилители-ограничители подключены к входам блока определени  направлени  перемещени ,AND and OR elements, additional inductive measuring circuits, keys, zero indicators, trigger and limit amplifiers. The output of each inductive meter of the Hoii circuit is connected to the first input of the corresponding keys, the second input of which is connected to the corresponding output of the additional trigger, and the output through the zero indicator to the corresponding inputs of one of the OR and dg elements of the full trigger. The outputs of the second and additional inductive measuring circuits through the appropriate amplifiers-limiters connected to the inputs of the block determining the direction of movement,

выходами подсоединенного к одним из входов элементов И, другие входы которых соединены с выходами индикаторов нул . Выходы элементов И через последовательно соединенные другой элемент ИЛИ и триггер соединены с одним из входов парафазиого усилител , другие входы которого подключены к выходам ключей.the outputs connected to one of the inputs of the elements And, the other inputs of which are connected to the outputs of the indicators zero. The outputs of the AND elements are connected through a series-connected other element OR and a trigger connected to one of the inputs of the paraphase amplifier, the other inputs of which are connected to the outputs of the keys.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема преобразовател , на фиг. 2 и 3 -FIG. 1 is a functional diagram of a converter; FIG. 2 and 3 -

эпюры, ио сн ющие работу преобразовател ,plots showing the work of the transducer,

Преобразователь содержит индуктивные измерительные цени 1-4, две из которых (3, 4) дополнительные, ключи 5-8, параФазный усилитель 9, индикаторы 10-13 пулей , триггер дополнительный 14, первый элемент ИЛИ 15, усилители-ограничители 16-19, блок 20 определени  направлени  перемещени , элементы И 21, 22, элемент 23 и триггер 24.The converter contains inductive measuring values 1-4, two of which (3, 4) are additional, keys 5-8, pair Phase amplifier 9, indicators 10-13 by a bullet, additional trigger 14, first element OR 15, limit amplifiers 16-19, block 20 for determining the direction of movement, the elements And 21, 22, the element 23 and the trigger 24.

Индуктивные измерительные цепи 1-4, содержащие также фазочувствительные выпр мители и фильтры пульсаций, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками и общего гребенчатого  кор , причем сердечпики смещены друг относительно друга на одну позицию (шаг). Зависимости их выходных сигналов от перемещени  гребенчатого  кор  / ноказаны па фиг. 2, а. Ключи 5-8 переключают выходной сигнал измерительных цепей 1-4 либо к нарафазному уснлителю 9, либо к индикаторам 10-Inductive measuring circuits 1–4, which also contain phase-sensitive rectifiers and pulsation filters, are made in the form of inductors with cores and a common comb core, with the cores shifted relative to each other by one position (pitch). The dependencies of their output signals on the movement of the comb cores are shown in FIG. 2, a. The keys 5-8 switch the output signal of the measuring circuits 1-4 either to the on-phase device 9 or to the indicators 10-

13,в зависимости от управл ющих сигналов , получаемых из многофазного триггера13, depending on the control signals received from the multi-phase trigger

14.Парафазный усилитель 9 имеет четыре одинаковых входа, а знак его коэффициента передачи зависит от выходного сигнала триггера 24.14.Paraphase amplifier 9 has four identical inputs, and the sign of its transfer coefficient depends on the output signal of the trigger 24.

Индикаторы 10-13 нулей выдают высокие потенциалы при переходе измен ющегос  выходного сигнала измерительных цепей через нулевые уровни. Многофазный триггер 14 управл ет работой ключей 5-8. Высокий потенциал имеет только тот выход многофазного триггера 14, на соответствующий вход которого был подан короткий имнульс от индикатора нул . Таким образом, с входом нарафазного усилител  9 соедин етс  та измерительна  цепь, сигнал на выходе которой иереходит через нулевой уровень . Элемент ИЛИ 15 вырабатывает дискретный выходной сигнал Uf, показанный на фиг. 2, 0 в виде коротких имнульсов при поступлении импульсов с выходов индикаторов нулей, а тем самым при прохоледении сигнала в любой измерительной цени через нуль.Indicators 10–13 zeros give high potentials when the variable output signal of measuring circuits passes through zero levels. Multi-phase trigger 14 controls the operation of the keys 5-8. Only the output of the multi-phase trigger 14 has a high potential, to the corresponding input of which a short pulse from the zero indicator was given. Thus, the measuring circuit, the output of which goes through the zero level, is connected to the input of the phase amplifier 9. The element OR 15 produces a discrete output signal Uf, shown in FIG. 2, 0 in the form of short pulses with the arrival of pulses from the outputs of the indicators of zeros, and thus with a signal going through the signal at any measuring value through zero.

Усилители-ограничители 16-19, блок 20 определени  паправлени  перемещени , элементы И 21, 22, элемент ИЛИ 23 и триггер 24 со счетным входом -выполн ют функцию установлени  знака коэффициента усилени  парафазного усилител  9. Как видно из фиг. 2, а, характеристики нреобразовани  (/) измерительных ценей имеют чередующиес  между собой положительные и отрицательные наклоны. Чтобы получить кусочно-линейную характеристику, показанную на фиг. 2, б, необходимо инвертировать отрицательные наклоны характеристик нреобразовани . Коэффициент усилени  парафазного усилител  9 должен мен ть знак на противоноложный, нри движении  кор  направо- в точках а (фиг. 2, а), а нри движении налево - в точках б. С этой целью усилители-ограничители 16-19 формируютThe limiter amplifiers 16-19, the displacement direction determination unit 20, the AND 21, 22 elements, the OR 23 element and the trigger 24 with the counting input perform the function of establishing the sign of the gain factor of the paraphase amplifier 9. As can be seen from FIG. 2, a, the conversion characteristics (/) of the measuring prices have alternating positive and negative slopes. To obtain the piecewise linear characteristic shown in FIG. 2, b, it is necessary to invert the negative slopes of the transformation characteristics. The gain of the paraphase amplifier 9 should change its sign to the opposite, when moving the core towards the points a (fig. 2, a), and moving to the left at the points b. For this purpose, limiting amplifiers 16-19 form

пр моугольные сигналы (фиг. 2, г) из выходных сигналов первой - четвертой измерительных ценей.rectangular signals (Fig. 2, d) from the output signals of the first to fourth measuring prices.

Использу  эти сигналы Lle, f/i7, Uiz Н t/ig,Using these signals Lle, f / i7, Uiz Н t / ig,

блок 20 определени  направлени  перемещени  выдает высокий уровень элементу И 21 при перемещении гребенчатого  кор  направо , а при движении  кор  налево высокий уровень выдает второй элемент И 22.the movement direction determining unit 20 outputs a high level to the AND element 21 when moving the comb core to the right, and when moving the core to the left a high level outputs the second element AND 22.

Таким образом, па выходе элемента И 21 по вл ютс  короткие импульсы при переходе выходного сигнала первой измерительной цени через нулевой уровень (точки а на фиг. 2, а) при движении  кор  направоThus, short pulses appear at the output of the element I 21 when the output signal of the first measuring value passes through the zero level (points a in Fig. 2a) as the core moves to the right.

(фиг. 2, (Э), а па выходе элемента И 22 - при движении  кор  налево и нереходе через пулевой уровень выходного сигнала четвертой измерительной цепи (точки б на фиг. 2, а), как показано па фиг. 2, е. Элемент ИЛИ 23 пропускает на счетный вход триггера 24 выходные импульсы элементов И 21 и 22. Каждый поступивший импульс на вход триггера 24 мен ет уровень его выходного сигнала и тем самым измен ет знак(Fig. 2, (E), and na element 22 output when moving the core to the left and not moving through the bullet output level of the fourth measuring circuit (points b in Fig. 2, a), as shown in Fig. 2, e. The element OR 23 transmits to the counting input of the trigger 24 output pulses of the elements 21 and 22. Each incoming pulse to the input of the trigger 24 changes the level of its output signal and thereby changes the sign

коэффициента усилени  парафазного усилител  9 (фиг. 2, ж, з). Как и требуетс , при движении  кор  направо зпак коэффициента парафазпого усилител  меп етс  в точках а, а при движении налево - в точках б.the gain of the paraphase amplifier 9 (Fig. 2, g, g). As required, when moving the core to the right, the zpak of the para-phase amplifier gains at points a, and when moving to the left, at points b.

Характеристика преобразовани  (0 принимает вид, показанный на фиг. 2, б. В ней пунктирными лини ми указаны участки, полученные путем инвертировани  характеристик Ui-i,f(l}.The transformation characteristic (0 takes the form shown in Fig. 2, b. In it, dotted lines indicate the areas obtained by inverting the characteristics Ui-i, f (l}).

Благодар  применению четырех измерительных цепей и описанной логической схемы управлени  кусочно-аналоговый сигнал бка кроме информации о положении  кор  между позици ми также несет информациюDue to the use of four measuring circuits and the described control logic, the piecewise analog signal of the battery besides the information on the position of the core between positions also carries information

и о направлении перемещени , амплитуда которого превышает одну позицию. При перемепхении наираво этот сигнал имеет только полол ительную пол рность, а при движении налево - отрицательную. Высока and the direction of movement, the amplitude of which exceeds one position. When interleaving on the line, this signal has only a polar polarity, and when moving to the left - negative. High

линейность характеристики нреобразовани  аналогового канала получаетс  за счет того , что используютс  только начальные части характеристик синусоидальной формы. Таким образом, совокупность сигналов /каThe linearity of the analog conversion channel is obtained by using only the initial portions of the sinusoidal characteristics. Thus, the set of signals / ka

и f/д полностью отражает величину перемещени   кор .and f / d fully reflects the magnitude of the displacement of the core.

Работает двухканальный преобразователь перемещени  следующим образом.A two-channel motion converter operates as follows.

В момент ti гребенчатый  корь, двига сьAt the moment ti comb measles, moving

нанраво, нереходит границу первой позиции (шага). На выходе первого индикатора 10 пул  формируетс  короткий импульс (фиг. 3, б), запоминающийс  многофазным триггером 14, на нервом выходе которогоManually, the boundary of the first position (step) does not exist. At the output of the first indicator 10, a pool forms a short pulse (Fig. 3, b), memorized by a multiphase trigger 14, at the exit of which

(t/i4, фиг. 3, з) по вл етс  высокий уровень . Триггер переключает первый ключ 5 так, что выход измерительной цени 1 соедин етс  с входом парафазного усилител  9, а вход индикатора 10 нул  отключаетс .(t / i4, fig. 3, h) a high level appears. The trigger switches the first switch 5 so that the output of the measuring value 1 is connected to the input of the paraphase amplifier 9, and the input of the indicator 10 zero is turned off.

Короткий импульс индикатора 10 нул  через элемент ИЛИ 15 также подаетс  на выход дискретного канала преобразовател  (фиг. 3, ж) и на вход элемента И 21. Так как направление движени   кор  - направо , то на первом выходе блока 20 определени  направлени  перемещени  имеетс  высокий уровень (фиг. 3,м. Поэтому короткий импульс индикатора 10 НУЛЯ через элементы И 21 ((Ьиг. 3, о) и ИЛИ 23 опрокидывает триггер 24 (фиг. 3, р), который устанавливает знак « + коэффициенту парафазного усилител  9 (фиг. 3, с). В момент 4 выходной сигнал измерительной цепи 2 переходит через нуль, поэтомл на выходе второго индикатора 11 НУЛЯ формируетс  короткий ИМПУЛЬС (фиг. 3,г, который через элемент ИЛИ 15 подаетс  на дискретный выход преобразовател  (фиг. 3, дас), а также на второй вход многофазного триггера 14. Триггер переключаетс , на его втором выходе (би,, фиг. 3, и по вл етс  высокий уровень, а на первом и всех остальных - низкий (фиг. 3, з, и, к). Поэтому клгоч 5 переключаетс , т. е. выход измерительной цепи 1 отключаетс  от входа парафазного усилител  9. и соедин етс  с индик тором 10 1УЛЯ. Переключаетс  и ключ 6, соедин ющий измерительную цепь 2 с входом парафазного усилител  9 и отключающий вход индикатора 11 нул . Выходной сигнал кусочно-аналогового канала (фиг. 3, б) смещаетс  к нулю. Больше никаких переключений не наблюдаетс  до момента /3В моменты /3, 4 происход т аналогичные переключени , а в момент t, кроме аналогичных переключений, как и в моменты t-2, /3, t,,, еще и дополнительные переключени , а именно: выходной сигнал индикатора 10 нул  через элементы И 21 (фиг. 3, о) и И.ЛИ 23 опрокидывает триггер 24 (фиг. 3, р), который мен ет знак коэффициенту усилени  парафазного усилител  9 (фиг. 3, с) на «-. Переключени  в момент /в аналогичны переключени м в момеит /2В момент /7 движение  кор  мен ет направление , однако блок 20 определени  направлени  перемеп1,ени  это почувствует только в момент 4 (фиг. 3, м, 3,  ). В моменты ti, U,tg больше никакие переключени  не происход т благодар  тому, что индикатор 11 нул  отключен ключом 6 (фиг. 3, «) В момент 10 только мен ютс  гьтходньте уровни в обоих элементах И 21 и 22 (фиг. 3, .и, н. В момент /ц нанравление движени  мен етс  еше раз и это блок 20 определени  направлени  перемешени  почувствует в fi2, тогда мен ютс  уровни на выходах элементов И 21 и 22 (фиг. 3,м, н).В моменты 13, 15, t,K происход т аналогичные переключени , как и в моменты /2, з, а в момент /14 - переключени , как в момент ts. Таким образом, полное перемещение может быть определено путем определени  коичества дискретных шагов (позищиТ) и прибавлением к результату величины перемещени  в зоне одной позпцпп, определ емой по выходному кусочно-аналоговому еигналу . Дискретное число шагов определ етс  суммиру  число импульсов, выданных при полола1тельном кусочно-аналоговом сигнале, счита  их положительпымп, с числом импульсов дискретного выхода, выданных при отрицательной пол рности кусочно-аналогового сигнала, счита  их отрицательными . Использование новых элементов, соединенных по пpcдлaгae тoй схеме, выгодно отличает предлагаемый л.п гхкаиальный преобразователь псремеиюни , так как линейность кусочно-аиалогог501 1 характеристики преобразовани  повып аетс , по зпаку кусочно-аналогового сигнала можно определить направлепие персмсщенп ; в конечном счете повышаетс  точность преобразовател . Формула и 3 о б р е т е н и   Двухканальный преобразователь перемещени  в код, содержащий индуктивные измерительные цепи, перва  из которых соединена с входом усилител -ограничител , триггер, парафазный усилитель и ключ, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности преобразовател , в него введены индикаторы пулей, блок определеии  направлени  перемеиеии , эле тепты И и ИЛИ, дополнительные индуктивные измерительные цепи, ключи, индикаторы нул , триггер и усилители-ограничители, выход каж. .ой индуктивной измерительной цепи соединен е первым входом соответствующих ключей, второй вход каждого из которых соединен с соответствуюпдим выходом дополнительного триггера, а выход через иидикатор нул  - е еоответств чои;имп входами одного пз элементов ИЛИ и дополнительного триггера, выходы второй и дополнительных индуктивных измерительных цепей через соответствующие усилители-ограпичители подключены к входам блока определени  направленп  перемещени , выходы которого подключены к одним из входов элементов И, другие входы которых соединены с вьтходлмп индикаторов нул , выходы элементов И через последовательно соединенные другой элемент ИЛИ и триггер соединены с одним из входов парафазного усилител , другие входы которого соединены с выходами ключей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР .YO 386418, кл. G 08С 9/04, 1971. 2.. BTOpCKoe свидетельство СССР ЛЬ 395881, кл. G 08(: 9/04, 1971.A short pulse of the indicator 10 zero through the element OR 15 is also fed to the output of the discrete channel of the converter (Fig. 3, g) and to the input of the element AND 21. Since the direction of movement of the core is right, then the first output of the block 20 determines the direction of movement has a high level (Fig. 3, m. Therefore, a short pulse of the indicator 10 ZERO through the elements of AND 21 ((ig. 3, o) and OR 23 tilts the trigger 24 (Fig. 3, p), which sets the sign "+ paraphase amplifier coefficient 9 (Fig . 3, c). At time 4, the output signal of measuring circuit 2 goes black. Zero, therefore, at the output of the second Zero indicator 11, a short PULSE is formed (Fig. 3, g) which is fed through the OR 15 element to the discrete output of the converter (Fig. 3, das), as well as to the second input of the multiphase trigger 14. The trigger switches, at its second output (bi, fig. 3, a high level appears, and at the first and all the others, a low level (fig. 3, h, i, k). Therefore, switch 5 switches, i.e., the measurement output Circuit 1 is disconnected from the input of the paraphase amplifier 9. and connected to the indicator 10. The switch 6 switches between the measuring circuit 2 and the input of the paraphase amplifier 9 and switches off the input of the indicator 11 zero. The output signal of the piecewise analog channel (Fig. 3, b) is shifted to zero. No more switchings are observed until the moment / 3B moments / 3, 4 similar switchings occur, and at the moment t, in addition to similar switchings, as well as at moments t-2, / 3, t ,,, also additional switchings, namely : the output signal of the indicator 10 zero through the elements of AND 21 (Fig. 3, o) and I. OR 23 overturns the trigger 24 (Fig. 3, p), which changes the sign of the gain of the paraphase amplifier 9 (Fig. 3, c) to “-. Switches at time / in are similar to switchings in momeit / 2B moment / 7, the movement of the core changes direction, however, the unit for determining the direction of the remap1, 20, will only feel this at time 4 (Fig. 3, m, 3). At times ti, U, tg, no more switching occurs due to the fact that the zero indicator 11 is turned off with key 6 (Fig. 3, ") At time 10, only the same levels in both elements 21 and 22 change (Fig. 3, .and, n. At the moment / c, the motion pattern changes more than once and this mixing direction detection unit 20 will feel in fi2, then the levels at the outputs of the elements 21 and 22 will change (Fig. 3, m, n). At moments 13 , 15, t, K, similar switchings occur, as in moments 2, 3, h, and at time 14, switching occurs as at ts. Thus, a complete displacement can be is determined by determining the number of discrete steps (posters) and adding to the result the amount of movement in the zone of one position determined by the output piecewise analog signal. The discrete number of steps is determined by summing the number of pulses emitted with a polar piecewise analog signal, considering them positive, with the number of discrete output pulses, issued at the negative polarity of the piecewise analog signal, considering them negative. The use of new elements connected in accordance with this scheme favorably distinguishes the proposed lp pkkaial psmereyuni converter, since the linearity of the piecewise-aialogog501 1 conversion characteristic appears; by using a piecewise analog signal, one can determine the directional persistence; ultimately, the accuracy of the converter increases. Formula and 3 O and the two-channel displacement transducer into a code containing inductive measuring circuits, the first of which is connected to the input of the limiting amplifier, trigger, paraphase amplifier and key, characterized in that in order to increase sensitivity and accuracy the transducer, bullet indicators, the unit for determining the direction of the interleave, eletrophe AND and OR, additional inductive measuring circuits, keys, zero indicators, trigger and limiting amplifiers, output each. This inductive measuring circuit is connected by the first input of the corresponding keys, the second input of each of which is connected to the corresponding output of the additional trigger, and the output through the zero indicator is equivalent to the inputs of one pz of the OR elements and the additional trigger, the outputs of the second and additional inductive measuring The circuits are connected to the inputs of the block for determining the direction of movement through the corresponding amplifiers-limiting devices, the outputs of which are connected to one of the inputs of the elements AND The first ones are connected to one of the zero indicators, the outputs of the AND elements are connected through the series of another element OR, and the trigger is connected to one of the inputs of the paraphase amplifier, the other inputs of which are connected to the outputs of the keys. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR. YO 386418, cl. G 08C 9/04, 1971. 2 .. WTOpCKoe USSR certificate L 395881, cl. G 08 (: 9/04, 1971.

i 2 3 fi 2 3 f

/ / / I/ / / / I /

изof

1Е 17 18 191E 17 18 19

S-19S-19

V,V,

г;g;

sign Kgsign Kg

ШSh

//

Дижение fionpaSo IFionpaSo I drop

JiSufffefiue налепиIJiSufffefiue naked

Д8и/хение направо ID8i / Genie to the right I

fKfK

Дёижение наледоiFrost

3 3

PUS. гPUS. g